⑩ OpenStack高可用集群部署方案(train版)—OpenStack对接Ceph存储

Posted 2023-02-14

参考技术A

参考Ceph官方安装文档

Openstack环境中，数据存储可分为临时性存储与永久性存储。

临时性存储：主要由本地文件系统提供，并主要用于nova虚拟机的本地系统与临时数据盘，以及存储glance上传的系统镜像；

永久性存储：主要由cinder提供的块存储与swift提供的对象存储构成，以cinder提供的块存储应用最为广泛，块存储通常以云盘的形式挂载到虚拟机中使用。

Openstack中需要进行数据存储的三大项目主要是nova项目（虚拟机镜像文件），glance项目（共用模版镜像）与cinder项目（块存储）。

下图为cinder，glance与nova访问ceph集群的逻辑图：

ceph与openstack集成主要用到ceph的rbd服务，ceph底层为rados存储集群，ceph通过librados库实现对底层rados的访问；

openstack各项目客户端调用librbd，再由librbd调用librados访问底层rados；
实际使用中，nova需要使用libvirtdriver驱动以通过libvirt与qemu调用librbd；cinder与glance可直接调用librbd；

写入ceph集群的数据被条带切分成多个object，object通过hash函数映射到pg（构成pg容器池pool），然后pg通过几圈crush算法近似均匀地映射到物理存储设备osd（osd是基于文件系统的物理存储设备，如xfs，ext4等）。

CEPH PG数量设置与详细介绍

在创建池之前要设置一下每个OSD的最大PG 数量

PG PGP官方计算公式计算器

参数解释：

依据参数使用公式计算新的 PG 的数目:
PG 总数= ((OSD总数*100)/最大副本数)/池数
3x100/3/3=33.33 ;舍入到2的N次幕为32

openstack集群作为ceph的客户端；下面需要再openstack集群上进行ceph客户端的环境配置

在openstack所有控制和计算节点安装ceph Octopus源码包，centos8有默认安装，但是版本一定要跟连接的ceph版本一致

glance-api 服务运行在3个控制节点， 因此三台控制节点都必须安装

cinder-volume 与 nova-compute 服务运行在3个计算（存储）节点； 因此三台计算节点都必须安装

将配置文件和密钥复制到openstack集群各节点

配置文件就是生成的ceph.conf；而密钥是 ceph.client.admin.keyring ，当使用ceph客户端连接至ceph集群时需要使用的密默认密钥，这里我们所有节点都要复制，命令如下

※Glance 作为openstack中镜像服务，支持多种适配器，支持将镜像存放到本地文件系统，http服务器，ceph分布式文件系统，glusterfs和sleepdog等开源的分布式文件系统上。目前glance采用的是本地filesystem的方式存储，存放在默认的路径 /var/lib/glance/images 下，当把本地的文件系统修改为分布式的文件系统ceph之后，原本在系统中镜像将无法使用，所以建议当前的镜像删除，部署好ceph之后，再统一上传至ceph中存储。

※Nova 负责虚拟机的生命周期管理，包括创建，删除，重建，开机，关机，重启，快照等，作为openstack的核心，nova负责IaaS中计算重要的职责，其中nova的存储格外重要，默认情况下，nova将instance的数据存放在/var/lib/nova/instances/%UUID目录下，使用本地的存储空间。使用这种方式带来的好处是:简单，易实现，速度快，故障域在一个可控制的范围内。然而，缺点也非常明显：compute出故障，上面的虚拟机down机时间长，没法快速恢复，此外，一些特性如热迁移live-migration,虚拟机容灾nova evacuate等高级特性，将无法使用，对于后期的云平台建设，有明显的缺陷。对接 Ceph 主要是希望将实例的系统磁盘文件储存到 Ceph 集群中。与其说是对接 Nova，更准确来说是对接 QEMU-KVM/libvirt，因为 librbd 早已原生集成到其中。

※Cinder 为 OpenStack 提供卷服务，支持非常广泛的后端存储类型。对接 Ceph 后，Cinder 创建的 Volume 本质就是 Ceph RBD 的块设备，当 Volume 被虚拟机挂载后，Libvirt 会以 rbd 协议的方式使用这些 Disk 设备。除了 cinder-volume 之后，Cinder 的 Backup 服务也可以对接 Ceph，将备份的 Image 以对象或块设备的形式上传到 Ceph 集群。

使用ceph的rbd接口，需要通过libvirt，所以需要在客户端机器上安装libvirt和qemu，关于ceph和openstack结合的结构如下，同时，在openstack中，需要用到存储的地方有三个:

为 Glance、Nova、Cinder 创建专用的RBD Pools池

需要配置hosts解析文件，这里最开始已经配置完成，如未添加hosts解析需要进行配置

在cephnode01管理节点上操作 ；命名为：volumes，vms，images

记录：删除存储池的操作

在cephnode01管理节点上操作 ；

针对pool设置权限，pool名对应创建的pool

nova-compute与cinder-volume都部署在计算节点 ，不必重复操作,如果计算节点与存储节点分离需要分别推送；

全部计算节点配置；以compute01节点为例；

Glance 为 OpenStack 提供镜像及其元数据注册服务，Glance 支持对接多种后端存储。与 Ceph 完成对接后，Glance 上传的 Image 会作为块设备储存在 Ceph 集群中。新版本的 Glance 也开始支持 enabled_backends 了，可以同时对接多个存储提供商。

写时复制技术(copy-on-write) ：内核只为新生成的子进程创建虚拟空间结构，它们复制于父进程的虚拟空间结构，但是不为这些段分配物理内存，它们共享父进程的物理空间，当父子进程中有更改相应的段的行为发生时，再为子进程相应的段分配物理空间。写时复制技术大大降低了进程对资源的浪费。

全部控制节点进行配置；以controller01节点为例；
只修改涉及glance集成ceph的相关配置

变更配置文件，重启服务

ceph官网介绍 QEMU和块设备

对接 Ceph 之后，通常会以 RAW 格式创建 Glance Image，而不再使用 QCOW2 格式，否则创建虚拟机时需要进行镜像复制，没有利用 Ceph RBD COW 的优秀特性。

总结

将openstack集群中的glance镜像的数据存储到ceph中是一种非常好的解决方案，既能够保障镜像数据的安全性，同时glance和nova在同个存储池中，能够基于copy-on-write(写时复制)的方式快速创建虚拟机，能够在秒级为单位实现vm的创建。

全部计算节点进行配置； 以compute01节点为例；只修改glance集成ceph的相关配置

全部计算节点重启cinder-volume服务；

任意openstack控制节点上查看;

在任意控制节点为cinder的ceph后端存储创建对应的type，在配置多存储后端时可区分类型；

为ceph type设置扩展规格，键值 volume_backend_name ，value值 ceph

任意控制节点上创建一个1GB的卷 ；最后的数字1代表容量为1G

查看创建好的卷

openstack创建一个空白 Volume，Ceph相当于执行了以下指令

从镜像创建 Volume 的时候应用了 Ceph RBD COW Clone 功能，这是通过 glance-api.conf [DEFAULT] show_image_direct_url = True 来开启。这个配置项的作用是持久化 Image 的 location，此时 Glance RBD Driver 才可以通过 Image location 执行 Clone 操作。并且还会根据指定的 Volume Size 来调整 RBD Image 的 Size。

一直存在的cirros_qcow2镜像为对接ceph之前的镜像，现在已无法使用，所以将之删除

在openstack上从镜像创建一个Volume，Ceph相当于执行了以下指令

任意控制节点操作；

查看快照详细信息

在openstack上对镜像的卷创建快照，Ceph相当于执行了以下指令

如果说快照时一个时间机器，那么备份就是一个异地的时间机器，它具有容灾的含义。所以一般来说 Ceph Pool backup 应该与 Pool images、volumes 以及 vms 处于不同的灾备隔离域。

https://www.cnblogs.com/luohaixian/p/9344803.html

https://docs.openstack.org/zh_CN/user-guide/backup-db-incremental.html

一般的，备份具有以下类型：

在虚拟磁盘映像的计算节点上使用本地存储有一些缺点：

Nova 为 OpenStack 提供计算服务，对接 Ceph 主要是希望将实例的系统磁盘文件储存到 Ceph 集群中。与其说是对接 Nova，更准确来说是对接 QEMU-KVM/libvirt ，因为 librbd 早已原生集成到其中。

如果需要从ceph rbd中启动虚拟机，必须将ceph配置为nova的临时后端；
推荐在计算节点的配置文件中启用rbd cache功能；
为了便于故障排查，配置admin socket参数，这样每个使用ceph rbd的虚拟机都有1个socket将有利于虚拟机性能分析与故障解决；
相关配置只涉及全部计算节点ceph.conf文件的[client]与[client.cinder]字段，以compute163节点为例

全部计算节点配置 ceph.conf文件相关的 [client] 与 [client.cinder] 字段，以compute01节点为例；

在全部计算节点配置nova后端使用ceph集群的vms池，以compute01节点为例；

在全部计算节点操作;

在全部计算节点操作，以compute01节点为例；
以下给出libvirtd.conf文件的修改处所在的行num